71133

Ферментеры для твердофазного культивирования

Лекция

Производство и промышленные технологии

Накопление пены способствует усилению массообменных процессов в системе газ-жидкость и биосинтеза. Разрушение пены происходит при соприкосновении пузырьков пены с поверхностью вращающегося вертикально диска. В таких устройствах отделение бражки от пены происходит...

Русский

2014-11-02

358 KB

7 чел.

Лекция 9

Ферментеры для твердофазного культивирования м.о.

Для выращивания м.о.-продуцентов на твердых питательных средах используются специальные растильные установки.

Требования к растильным установкам:

– рост культуры м.о. в слое твердой питательной среды высотой не менее 50 мм с одновременным биосинтезом белка;

– стерильность процесса;

– максимальная биотрансформация питательных веществ сырья в белок.

Аппараты периодического действия изготавливают обычно в виде барабанов. Аппаратами непрерывного действия чаще служат колонные, разделенные на секции в соответствии с производительностью и технологией культивирования.

Самыми простыми в исполнении и эксплуатации являются растильные камеры с горизонтальным или с вертикальным расположением кювет.

Характеристики растильных установок

Установка

Способ

культивирования

Конструкция

1. Растительная камера

Циклический (периодич.)

Горизонтально расположенные кюветы

2. Растительная установка

Циклический

Вертикально расположенные кюветы

3. ВИС-42Д

Непрерывно-циклический

Горизонтально расположенные полки

4. ЧГКСК-30 (45 или 90)

Непрерывно-циклический

Горизонтально расположенные ленты

5. Вибрационные

Непрерывный

Горизонтально, наклонно или вертикально расположенные секции

Продолжение таблицы

6. Колонного типа с применением объемного метода аэрирования

Непрерывный

Горизонтально расположенные секции

7. Барабанного типа

Непрерывныйили периодический

Горизонтально расположенные полки

Вибрационная установка винтового типа.

Состоит из вибростерилизатора и четырех герметизированных вертикальных вибрационных конвейеров с лотками, соединенных последовательно. Собственно растильной частью установки являются первые три конвейера, соответствующей первой, второй и третьей зонам роста, а четвертый предназначен для сушки культуры. Каждый конвейер снабжен индивидуальным приводом. Скорость движения лотков 2-3 мм/с. Среда находится в непрерывном движении. Из верхнего лотка третьего виброконвейера выращенная культура гриба по трубе поступает в нижний приемный лоток четвертого конвейера – сушилку. В рубашку этих лотков подают воду при 70°С и дополнительно воздух при 70-80°С. Выращенная и высушенная культура гриба из четвертого выброконвейера поступает к месту переработки, а воздух, освобожденный от пыли и м.о., удаляется. Для аэрации в установку подается стерильный кондиционированный воздух 500-1000 м3 на 1 т культуры.

Установка колокольного типа.

Среда подается через люк сверху и равномерно распределяется по поверхности перфорированных пластин. Через определенное время пластины переворачиваются вертикально и среда высыпается на нижние и т.д. Внизу – выгрузка.

Всего 6 секций. Процесс непрерывный. Активный рост по высоте в середине аппарата. Там устроено охлаждение.

В циклическом методе культивирования температура и влажность воздуха, подаваемого в аппарат регулируются по заранее составленной схеме в зависимости от типа продуцента и задачи ферментации. В течение определенного повторяющегося цикла.

Аэрирующие и пеногасящие устройства.

1. Аэрирующие устройства.

Самовсасывающие мешалки.

Щелевые состоят из двух частей: узла для перемешивания жидкости лопастями и интенсивного прохождения циркулирующей жидкости и узла для подвода воздуха. При выходе жидкости из вращающейся щелевой мешалки создается зона разрежения, куда подсасывается воздух из трубопровода. В зоне разрежения происходит интенсивное смешивание воздуха с жидкостью и насыщение ее кислородом

Рис. Самовсасывающая мешалка: поперечное сечение, план – с одной щелью (слева) и с двумя (справа).

Для улучшения диспергирования воздуха на пути потока жидкости устанавливают перфорированные кольца, а по периметру ротора – лопатки.

Пластинчатые аэрационные устройства:

Устанавливаются в аппаратах ВДА. Воздух по трубе от воздуходувки поступает в распределительный коллектор и далее в короба, закрытые сверху перфорированными пластинами с отверстиями диаметром 0,5 мм.

В коробах, легко отсоединяющиеся от лежака, - 10900 отверстий диаметром 3 мм с шагом 25 мм.


                           Рис.2.Лежак и короб пластинчатого аэрационного устройства

Трубчатые аэрационные системы.

Представляет собой перфорированные трубки диаметром 51 мм, расположенные по всему днищу аппарата с определенным шагом. На 1 м трубок приходится 1400 отверстий.

Трубки соединяются на резьбе с воздухораспределительным коллектором (лежаком) и монтируют на опорах. Систему периодически разбирают для очистки и дезинфекции.

Диаметр коллектора 100, 300 и 350 мм, число трубок с одной стороны коллектора 24 и 44, число отверстий 79800 и 245000.

Эта система наименее удачная, так как площадь отверстий в трубках больше, чем площадь поперечного сечения трубок, аэрирование неравномерное.

Тарелочные аэрационные устройства.

                                       

Система состоит из 64 тарельчатых аэраторов общей площадью 0,865 м2 к которым по воздуховоду через распределительные патрубки поступает воздух под давлением 0,04 МПа. Тарелки закрыты сверху латунными сетками с размером ячеек 0,4 мм.

Устройства для пеногашения.

Пенообразование зависит от свойств и состава среды, количества подаваемого на аэрацию воздуха, интенсивности перемешивания, природы микроорганизмов.

Накопление пены способствует усилению массообменных процессов в системе газ-жидкость и биосинтеза. Но слишком обильное пенообразование снижает степень использования объема ферментаторов и нарушает режим биосинтеза. С пеной из ферментаторов могут уноситься м.о., целевые продукты и питательные вещества.

Устойчивая пена чаще всего образуется при биосинтезе аминокислот, антибиотиков, ферментов. Соответственно ферментеры заполняются только на 0,5-0,7 объема.

Пеногашение осуществляется химическими, механическими и комбинированными методами. Химические методы заключаются в дозированном введении и распределении пеногасителя. Но это отрицательно влияет на массообменные процессы и очистку целевых продуктов. В таком случае следует использовать механические методы пеногашения.

Химические пеногасители вводят в количестве 0,8-1 кг на 1 м3 среды. Предварительно он стерилизуется в отдельном аппарате.

Механические пеногасители предназначены для ферментаторов вместимостью до 100 м3. Их устанавливают в самом ферментаторе или рядом. Фторопластовое уплотнение с автоматической компенсацией износа исключает инфицирование среды.

Разрушение пены происходит при соприкосновении пузырьков пены с поверхностью вращающегося вертикально диска. На диск можно подавать химический пеногаситель.

Деэмульгатор дрожжевой суспензии.

На целлюлозных, гидролизных и мелассо-спиртовых заводах распространены деэмульгаторы (механические пеногасители). В таких устройствах отделение бражки от пены происходит в одном аппарате, а ее механическое разрушение – в другом. Отделителем пены служит высокий цилиндрический сосуд, снабженный грибовидным пеноотстойником. Сосуд и ферментатор сообщаются. Пена поднимается вверх по направляющему цилиндру и частично разрушается в пеноотстойнике. Бражка без без пены из нижней части отделителя непрерывно перекачивается насосом через ловушку на сепараторы.

                                                                           

                                                                      

Рис.3. Деэмульгатор дрожжевой суспензии.

1 – ферментатор, 2 – пеноотделитель, 3 – пеноотстойник, 4 - трубопровод для отвода пены в пеногаситель из пеноотделителя, 6 - дозатор-мерник для эмульсии, 7 – трубопровод для отвода газов, 8 – сборник дрожжевой суспензии, 9 – ловушка, 10 – насос для  дрожжевой суспензии

Механический пеногаситель конструкции Укр НИИСП представляет собой металлический барабан (1) часть которого (около 30%) отделена вертикальной перегородкой и служит дегазатором. Из него через штуцер отводится суспензия. В верхней части перегородки – окно, в нижней части от дегазационной секции отходит труба, открытая с обоих концов и с сужением от дегазатора. С противоположного от дегазационной части барабана конца в него установлен электрический двигатель с двумя крыльчатками, которые вращаются в разные стороны. Крыльчатки лишь касаются поверхности жидкости, не погружаясь. Прямо на нее сверху подается вспененная жидкость. Из дегазатора отводится суспензия на сепарацию.

Усовершенствованный деэмульгатор дрожжевой суспензии.

Усовершенствованный аппарат имеет закрытую прямоугольную камеру. Бражка с пеной подается снизу. Пена поднимается вверх. Над слоем пены вверху четырехлопастная крестовидная мешалка на горизонтальном валу. Лопасти расположены так, что топят пену. Выходящий из пузырьков воздух удаляется через щели.

Для лучшего разрушения пены в деэмульгатор добавляют пеногаситель в виде эмульсии.

Между погруженной крышкой и бортом камеры имеется щель, из которой бражка переливается в лоток, через борт (порог). Из лотка в приемный желоб.

Проскок пены с дрожжевой суспензией – минимален.

Из приемного желоба суспензия насосом подается в сепараторы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

3462. Динамика материальной точки 169 KB
  Динамика материальной точки.  Законы Ньютона. Основное уравнение динамики поступательного движения.  Виды взаимодействий. Силы упругости и трения.  Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела.  Законы Ньютона. Основное ур...
3463. Внешнеторговая деятельность как составная часть внешнеэкономической деятельности 30.5 KB
  Сфера действия соглашения распространяется на товары, которые фактически пересекли ТГ ТС при ввозе на единую ТТ ТС или если товары заявлены к ввозу при применении предварительного декларирования...
3464. Изучение свободных колебаний пружинного маятника 177.5 KB
  Изучение свободных колебаний пружинного маятника. Цель работы: на примере пружинного маятника изучить основные законы колебательного движения, проверить формулу периода колебаний пружинного маятника, определить основные характеристики его затухающих...
3465. Изучение статистических закономерностей и методов обработки результатов эксперимента 158.5 KB
  Изучение статистических закономерностей и методов обработки результатов эксперимента Моделирование нормального распределения случайной величины на примере измерения сопротивлений резисторов. Освоение методики статистической обработки результатов пря...
3466. Визначення моменту інерції крутильного маятника 217 KB
  Визначення моменту інерції крутильного маятника Мета роботи: Визначити момент інерції крутильного маятника. Прилади та обладнання: Крутильний маятник, секундомір, штангенциркуль, металеві диски. Опис вимірювального пристрою...
3467. Звенья тела как рычаги и маятники 14.31 KB
  Звенья тела как рычаги и маятники Разбиение тела человека на звенья позволяет представить эти звенья как механические рычаги и маятники, потому что все эти звенья имеют точки соединения, которые можно рассматривать либо как точки опоры (для рычага)...
3468. Законы сохранения импульса и момента импульса – баллистический маятник 19.52 KB
  Законы сохранения импульса и момента импульса – баллистический маятник Закон сохранения импульса – баллистический маятник Используя математический баллистический маятник определяют скорость снаряда пушки и сравнивают с результатами измерен...
3469. Основы МКТ 20.42 KB
  Основы МКТ Основные положения МКТ. Все тела состоят из частиц: молекул, атомов, ионов и т.д. Частицы вещества хаотически движутся. Частицы взаимодействуют между собой. Характер взаимодействия зависит от расстояния между молекулами. Идеальный газ. Ид...
3470. Исследования оптического квантового генератора (лазера) 48 KB
  Исследования оптического квантового генератора (лазера). Изучения принципа работы и устройства квантового генератора (ОКГ). Освоения электроскопического метода определения состава возбужденной среды. Измерения параметров и характеристик вынужденного...